Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Post-quantum cryptography in payment processing systems

Marek Čížek

Published Jan 1, 2026• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Rychle se rozvíjející oblast kvantových technologií zásadně mění pohled na bezpečnost dnešní kryptografie. Tato bakalářská práce zkoumá, jak blížící se nástup prakticky použitelných kvantových počítačů ovlivní současné šifrovací postupy, zejména v citlivé oblasti platebních systémů. Zaměřuje se na technologie, které dnes ve světě plateb dominují — EMV čipy a infrastrukturu využívající RSA — a ukazuje, že právě tyto pilíře mohou být v budoucnu ohroženy kvantovými útoky. Práce shrnuje aktuální stav kryptografie v platebních kartách a jiných platebních metodách, identifikuje jejich slabiny ve vztahu ke kvantovým výpočtům a jak na danou problematiku reaguje průmysl. Součástí práce je také implementace demonstrační aplikace simulující scénář platební transakce. V rámci experimentální části jsou implementovány a porovnávány algoritmy RSA, ML-DSA-44 a SLH-DSA.

Related papers

Post-Quantum Transition for high-level schemes

Jiří Hrachovina

Vývoj výkonných kvantových počítačů představuje dlouhodobou hrozbu pro asymetrické algoritmy využívané v protokolech pro registraci certifikátů, jako jsou SCEP a EST. Tato práce analyzuje, ve kterých částech uvedené protokoly spoléhají na algoritmy zranitelné vůči kvantovým útokům, zejména na RSA, ECDSA a ECDH, a navrhuje možnosti migrace založené na hybridní a postkvantové kryptografii. Pro autentizaci, prokazování vlastnictví soukromého klíče, certifikáty, žádosti o certifikát a struktury CMS jsou uvažovány kompozitní podpisy ML-DSA. Pro kvantově odolné ustanovení klíče jsou uvažovány mechanismy založené na ML-KEM. Práce dále porovnává protokoly SCEP a EST a dochází k závěru, že EST představuje vhodnější základ pro postkvantovou migraci, zejména díky povinnému bezpečnostnímu modelu založenému na TLS. Vybrané klasické a postkvantové algoritmy jsou testovány na mikrokontrolérové platformě STM32WB55RG z hlediska výkonnosti, využití paměti a komunikační režie. Součástí práce je také experimentální implementace postkvantového prototypu EST. Výsledky ukazují, že ML-KEM-512 a ML-DSA-44 jsou vhodnou volbou pro omezené klienty EST a že postkvantová registrace certifikátů pomocí EST je na Cortex-M4 STM32WB55RG proveditelná.

•Jan 1, 2026•0 citations

Kvantová kryptografie – teorie a praxe

Filip Jankú

Tato diplomova prace se zabýva potřebou utajovani informaci a vhodnými způsoby, jak takových cilů dosahnout. V uvodu je popsana strucna historie kryptologie, od podob jejiho prvniho využiti až po pokrocile kryptograficke postupy soucasne doby. Tato cast dale poslouži pro lepsi pochopeni principů kvantove kryptografie v dalsich kapitolach, doda kvantove kryptografii historický kontext a definuje zakladni pojmy. V nasledujicich kapitolach bliže zkouma principy samotne kvantove kryptografie. Po seznameni se již naplno věnuje aktualnim trendům v oblasti kvantove kryptografie a praktickým aplikacim ve světě i v Ceske republice. Na zavěr jsou rozebrany možnosti využiti teto velmi zajimave technologie v budoucnosti.

•Jan 1, 2013•0 citations

Quantum-Resistant User Privacy

Daniel Prachař

Tato diplomová práce se zabývá nastupující hrozbou kvantových počítačů a analýzou kvantově odolných metod pro ochranu soukromí. Obě témata jsou aktuálně hojně diskutovaná v oblasti bezpečnosti a kryptografie. Kvantové počítače představují riziko pro určité současné kryptografické systémy, proto je nezbytné analyzovat a vytvořit nové bezpečné metody, které budou této hrozbě odolávat. S rostoucí digitalizací osobních údajů se technologie chránící soukromí (PETs) stávají nezbytností, avšak jejich dosavadní realizace často spoléhají na zranitelné asymetrické algoritmy. Teoretická část práce se zaměřuje na popis kvantových počítačů, kvantových jevů a jejich dopadů na současnou kryptografii. Následně je analyzován současný stav vývoje kvantových počítačů, jsou představeny rodiny postkvantové kryptografie včetně aktuální standardizace a popsány současné metody pro ochranu soukromí uživatelů. Poté je provedeno porovnání výpočetní a paměťové náročnosti protokolů s nulovou znalostí (zk-SNARK, zk-STARK), skupinových podpisů a schémat atributové autentizace, které vycházejí z odborné literatury. Na základě tohoto porovnání byla posouzena vhodnost nasazení zmíněných metod v praxi a pro demonstraci konkrétního uživatelského scénáře byla vybrána konstrukce atributových pověření autorů Argo et al. Praktická část práce se věnuje implementaci tohoto řešení do podoby plně funkčního webového demonstrátoru. Navržená softwarová architektura kombinuje nízkoúrovňové kryptografické jádro v programovacím jazyce C s asynchronní orchestrační vrstvou v programovacím jazyce Python a interaktivním uživatelským rozhraním. Vyvinutý demonstrátor pokrývá celý životní cyklus pověření, od bezpečného vydání přes lokální zašifrované uložení až po anonymní prokázání vlastnictví atributů pomocí důkazu s nulovou znalostí. V závěru práce je provedeno výkonnostní zhodnocení demonstrátoru. Výsledky měření prokazují, že optimalizovaný postkvantový systém dosahuje latencí přijatelných pro reálné nasazení na běžných výpočetních zařízeních.

•Jan 1, 2026•0 citations

Securing Quantum Key Distribution: Architecture, Threats, and Deployment Strategies

Sebastian Štefko

Pokroky v kvantovém počítání nás nutí zkoumat a implementovat nové metody ke klasické kryptografii s veřejným klíčem. Jednou z alternativ je kromě postkvantové kryptografie takzvaná kvantová distribuce klíče. Tato technika je spojena s budováním speciálních sítí schopných distribuovat sdílený klíč mezi libovolné dvě komunikující strany. Nejprve vysvětlíme bezpečnostní důsledky, které kvantové počítače představují pro dnes široce používané algoritmy asymetrické kryptografie. Jako řešení, kterým se budeme dále zabývat, jsou sítě pro kvantovou distribuci klíče. Je zmíněno několik reálných implementací a následně detailně popsána architektura s důrazem na bezpečnost. Je vysvětlena podstata informační bezpečnosti a provedena bezpečnostní analýza kvantových sítí. Její součástí je navržený bezpečnostní profil pro systém pro správu klíčů v kvantových sítích, napsaný podle specifikace Common Criteria. Dále navrhujeme techniky pro zvýšení bezpečnosti v obleastech: (i) doručení klíče k uživateli, (ii) posílení bezpečnosti klíče a (iii) propojení sítí. Nakonec vyvineme metodologii pro vývoj, implementaci a provozování kvantových sítí tak, aby mohla být aplikována na tyto nové sítě.

•Jun 18, 2024•0 citations

Implementation and Analysis of Post-Quantum Hash-Based Digital Signature Standard

Ondřej Vlásek

Vzhledem k rychlému rozvoji kvantových počítačů, které mohou prolomit dnes běžně používaná asymetrická schémata, je nezbytné vyvíjet a analyzovat postkvantové algoritmy odolné vůči těmto útokům. Tato práce se zabývá vysvětlením teoretického základu postkvantového digitálního podepisovacího schématu SPHINCS+. Každý z použitých konceptů je postupně zkonstruován a matematicky vyjádřen. Dalším výsledkem práce je dále funkční ukázková implementace v C++ podle oficiálního standardu FIPS 205. Dále je popsán návrh implementace dle oficiálního pseudokódu. Na konci práce jsou popsány zkušenosti autora při práci se standardem.

•May 16, 2025•0 citations

Protocol extension to support post-quantum cryptography

Patrik Lažek

Tato bakalářská práce se zabývá zabezpečením protokolu MQTT s ohledem na rizika spojená s nástupem kvantových počítačů. Vzhledem k tomu, že současné asymetrické kryptografické algoritmy (RSA, ECC) jsou zranitelné vůči Shorovu algoritmu, představuje tato hrozba kritický problém zejména pro zařízení internetu věcí (IoT) s dlouhým životním cyklem. Text analyzuje vybrané algoritmy standardizačního procesu NIST a navrhuje autentizační schéma na aplikační vrstvě, které přenáší postkvantová data pomocí zpráv PUBLISH protokolu MQTT v5.0. Navržené řešení kombinuje algoritmus ML-KEM (Kyber) pro ustavení klíče a Falcon-512 pro digitální podpis, čímž zajišťuje autentizaci brokeru a ustavení dočasného klíče relace. Praktická část práce obsahuje implementaci bezpečnostního pluginu pro broker Eclipse Mosquitto s využitím knihovny liboqs a klientského firmwaru pro ESP32-C6 s využitím implementací z projektu PQClean. Provedené experimenty na hardwarové platformě ESP32-C6 ověřují proveditelnost tohoto přístupu v podmínkách omezených systémových zdrojů a kvantifikují dopad postkvantového podepisování a zapouzdření na latenci připojení, paměťovou náročnost a celkový objem přenášených dat.

•Jan 1, 2026•0 citations
Rychle se rozvíjející oblast kvantových technologií zásadně mění pohled na bezpečnost dnešní kryptografie. Tato bakalářská práce zkoumá, jak blížící se nástup prakticky použitelných kvantových počítačů ovlivní současné šifrovací postupy, zejména v citlivé oblasti platebních systémů. Zaměřuje se na technologie, které dnes ve světě plateb dominují — EMV čipy a infrastrukturu využívající RSA — a ukazuje, že právě tyto pilíře mohou být v budoucnu ohroženy kvantovými útoky. Práce shrnuje aktuální stav kryptografie v platebních kartách a jiných platebních metodách, identifikuje jejich slabiny ve vztahu ke kvantovým výpočtům a jak na danou problematiku reaguje průmysl. Součástí práce je také implementace demonstrační aplikace simulující scénář platební transakce. V rámci experimentální části jsou implementovány a porovnávány algoritmy RSA, ML-DSA-44 a SLH-DSA.
Vývoj výkonných kvantových počítačů představuje dlouhodobou hrozbu pro asymetrické algoritmy využívané v protokolech pro registraci certifikátů, jako jsou SCEP a EST. Tato práce analyzuje, ve kterých částech uvedené protokoly spoléhají na algoritmy zranitelné vůči kvantovým útokům, zejména na RSA, ECDSA a ECDH, a navrhuje možnosti migrace založené na hybridní a postkvantové kryptografii. Pro autentizaci, prokazování vlastnictví soukromého klíče, certifikáty, žádosti o certifikát a struktury CMS jsou uvažovány kompozitní podpisy ML-DSA. Pro kvantově odolné ustanovení klíče jsou uvažovány mechanismy založené na ML-KEM. Práce dále porovnává protokoly SCEP a EST a dochází k závěru, že EST představuje vhodnější základ pro postkvantovou migraci, zejména díky povinnému bezpečnostnímu modelu založenému na TLS. Vybrané klasické a postkvantové algoritmy jsou testovány na mikrokontrolérové platformě STM32WB55RG z hlediska výkonnosti, využití paměti a komunikační režie. Součástí práce je také experimentální implementace postkvantového prototypu EST. Výsledky ukazují, že ML-KEM-512 a ML-DSA-44 jsou vhodnou volbou pro omezené klienty EST a že postkvantová registrace certifikátů pomocí EST je na Cortex-M4 STM32WB55RG proveditelná.
Tato diplomova prace se zabýva potřebou utajovani informaci a vhodnými způsoby, jak takových cilů dosahnout. V uvodu je popsana strucna historie kryptologie, od podob jejiho prvniho využiti až po pokrocile kryptograficke postupy soucasne doby. Tato cast dale poslouži pro lepsi pochopeni principů kvantove kryptografie v dalsich kapitolach, doda kvantove kryptografii historický kontext a definuje zakladni pojmy. V nasledujicich kapitolach bliže zkouma principy samotne kvantove kryptografie. Po seznameni se již naplno věnuje aktualnim trendům v oblasti kvantove kryptografie a praktickým aplikacim ve světě i v Ceske republice. Na zavěr jsou rozebrany možnosti využiti teto velmi zajimave technologie v budoucnosti.
Tato diplomová práce se zabývá nastupující hrozbou kvantových počítačů a analýzou kvantově odolných metod pro ochranu soukromí. Obě témata jsou aktuálně hojně diskutovaná v oblasti bezpečnosti a kryptografie. Kvantové počítače představují riziko pro určité současné kryptografické systémy, proto je nezbytné analyzovat a vytvořit nové bezpečné metody, které budou této hrozbě odolávat. S rostoucí digitalizací osobních údajů se technologie chránící soukromí (PETs) stávají nezbytností, avšak jejich dosavadní realizace často spoléhají na zranitelné asymetrické algoritmy. Teoretická část práce se zaměřuje na popis kvantových počítačů, kvantových jevů a jejich dopadů na současnou kryptografii. Následně je analyzován současný stav vývoje kvantových počítačů, jsou představeny rodiny postkvantové kryptografie včetně aktuální standardizace a popsány současné metody pro ochranu soukromí uživatelů. Poté je provedeno porovnání výpočetní a paměťové náročnosti protokolů s nulovou znalostí (zk-SNARK, zk-STARK), skupinových podpisů a schémat atributové autentizace, které vycházejí z odborné literatury. Na základě tohoto porovnání byla posouzena vhodnost nasazení zmíněných metod v praxi a pro demonstraci konkrétního uživatelského scénáře byla vybrána konstrukce atributových pověření autorů Argo et al. Praktická část práce se věnuje implementaci tohoto řešení do podoby plně funkčního webového demonstrátoru. Navržená softwarová architektura kombinuje nízkoúrovňové kryptografické jádro v programovacím jazyce C s asynchronní orchestrační vrstvou v programovacím jazyce Python a interaktivním uživatelským rozhraním. Vyvinutý demonstrátor pokrývá celý životní cyklus pověření, od bezpečného vydání přes lokální zašifrované uložení až po anonymní prokázání vlastnictví atributů pomocí důkazu s nulovou znalostí. V závěru práce je provedeno výkonnostní zhodnocení demonstrátoru. Výsledky měření prokazují, že optimalizovaný postkvantový systém dosahuje latencí přijatelných pro reálné nasazení na běžných výpočetních zařízeních.
Pokroky v kvantovém počítání nás nutí zkoumat a implementovat nové metody ke klasické kryptografii s veřejným klíčem. Jednou z alternativ je kromě postkvantové kryptografie takzvaná kvantová distribuce klíče. Tato technika je spojena s budováním speciálních sítí schopných distribuovat sdílený klíč mezi libovolné dvě komunikující strany. Nejprve vysvětlíme bezpečnostní důsledky, které kvantové počítače představují pro dnes široce používané algoritmy asymetrické kryptografie. Jako řešení, kterým se budeme dále zabývat, jsou sítě pro kvantovou distribuci klíče. Je zmíněno několik reálných implementací a následně detailně popsána architektura s důrazem na bezpečnost. Je vysvětlena podstata informační bezpečnosti a provedena bezpečnostní analýza kvantových sítí. Její součástí je navržený bezpečnostní profil pro systém pro správu klíčů v kvantových sítích, napsaný podle specifikace Common Criteria. Dále navrhujeme techniky pro zvýšení bezpečnosti v obleastech: (i) doručení klíče k uživateli, (ii) posílení bezpečnosti klíče a (iii) propojení sítí. Nakonec vyvineme metodologii pro vývoj, implementaci a provozování kvantových sítí tak, aby mohla být aplikována na tyto nové sítě.
Vzhledem k rychlému rozvoji kvantových počítačů, které mohou prolomit dnes běžně používaná asymetrická schémata, je nezbytné vyvíjet a analyzovat postkvantové algoritmy odolné vůči těmto útokům. Tato práce se zabývá vysvětlením teoretického základu postkvantového digitálního podepisovacího schématu SPHINCS+. Každý z použitých konceptů je postupně zkonstruován a matematicky vyjádřen. Dalším výsledkem práce je dále funkční ukázková implementace v C++ podle oficiálního standardu FIPS 205. Dále je popsán návrh implementace dle oficiálního pseudokódu. Na konci práce jsou popsány zkušenosti autora při práci se standardem.
Tato bakalářská práce se zabývá zabezpečením protokolu MQTT s ohledem na rizika spojená s nástupem kvantových počítačů. Vzhledem k tomu, že současné asymetrické kryptografické algoritmy (RSA, ECC) jsou zranitelné vůči Shorovu algoritmu, představuje tato hrozba kritický problém zejména pro zařízení internetu věcí (IoT) s dlouhým životním cyklem. Text analyzuje vybrané algoritmy standardizačního procesu NIST a navrhuje autentizační schéma na aplikační vrstvě, které přenáší postkvantová data pomocí zpráv PUBLISH protokolu MQTT v5.0. Navržené řešení kombinuje algoritmus ML-KEM (Kyber) pro ustavení klíče a Falcon-512 pro digitální podpis, čímž zajišťuje autentizaci brokeru a ustavení dočasného klíče relace. Praktická část práce obsahuje implementaci bezpečnostního pluginu pro broker Eclipse Mosquitto s využitím knihovny liboqs a klientského firmwaru pro ESP32-C6 s využitím implementací z projektu PQClean. Provedené experimenty na hardwarové platformě ESP32-C6 ověřují proveditelnost tohoto přístupu v podmínkách omezených systémových zdrojů a kvantifikují dopad postkvantového podepisování a zapouzdření na latenci připojení, paměťovou náročnost a celkový objem přenášených dat.